كان صعود الطاقة الشمسية في العقد الماضي بمثابة قصة نجاح مناخية. لكن الطاقة الشمسية لها جانب مظلم. مع نمو مزارع الطاقة الشمسية حول العالم، تتزايد أيضًا مشكلة أطنان من ألواح النفايات في المستقبل.
إعادة تدوير الألواح الشمسية
توصل الباحثون في أستراليا إلى تقنية يمكنها ليس فقط تسهيل إعادة تدوير الألواح الشمسية. بل أيضا جعل تصنيعها أقل تكلفة. وكل ما يتطلبه الأمر هو ميكروويف المطبخ.
معظم الألواح الشمسية اليوم مصنوعة من السيليكون. أثناء تصنيعها، يتم تسخين السيليكون عند درجات حرارة أعلى من 900 درجة مئوية في الفرن لتغيير خصائصه. وهذا يحرق الكثير من الطاقة ويضيف التكلفة.
استخدام السيليكون
بدلاً من ذلك، فإن استخدام السيليكون في أفران الميكروويف لن يكون أسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة فحسب. بل إنه يجعل إعادة تدوير الألواح أسهل في نهاية عمرها التشغيلي. حسبما أفاد الفريق الأسترالي في ورقة بحثية نُشرت في Applied Physics Letters.
ارتفعت القدرة الشمسية في العالم من 1.4 جيجاوات في عام 2000 إلى 760 جيجاوات في عام 2020. وتولد الطاقة الشمسية الآن ما يقرب من 4% من الكهرباء في العالم.
تعمل الألواح الشمسية عادةً حوالي 30 عامًا. وتتوقع الدراسات أن يصل حوالي 8 ملايين طن متري من نفايات هذه الألواح إلى بحلول عام 2030. وسيرتفع هذا العدد إلى 80 مليون طن متري بحلول عام 2050.
معظم هذه الألواح، التي تحتوي على الرصاص السام الذي يمكن أن يتسرب، ينتهي بها الأمر في مدافن النفايات. وإلى جانب المخاطر البيئية المحتملة. يعد هذا أيضًا إهدارًا للموارد لأن الألواح تحتوي على مواد قيمة.
الاتحاد الأوروبي هو الوحيد الذي يفرض إعادة تدوير الألواح حتى الآن. لكن تقنيات إعادة التدوير الحالية محدودة وتستهلك الكثير من الطاقة.
فرن مايكروويف منزلي
ابتكر بينيش بوثن فيتيل من جامعة ماكواري وزملاؤه طريقة أرخص وأقل استهلاكًا للطاقة لصنع الألواح الشمسية وإعادة تدويرها. اشترى الفريق ميكروويفًا منزليًا. وأضاف إليه مادة عازلة للحرارة حتى يتمكن من تحمل درجات الحرارة المرتفعة جدًا. ووجدوا أن الموجات الدقيقة يمكنها تسخين ومعالجة السيليكون في الخلايا الشمسية بنفس كفاءة الفرن. يقوم إشعاع الميكروويف بتسخين السيليكون بشكل انتقائي، تاركًا بقية اللوحة المكونة من الزجاج والبلاستيك والألمنيوم غير متأثرة إلى حد كبير.
تليين البلاستيك
علاوة على ذلك. يعمل الميكروويف أيضًا على تليين البلاستيك. مما يسهل تقشيره، ويحرر الخلية الشمسية والزجاج لإعادة التدوير. كما تم تصميم الطلاء البلاستيكي لحماية اللوحة من الرطوبة. ولكن يصعب إزالتها. قال فيتيل في بيان صحفي: “حتى الآن كان من المنطقي اقتصاديًا إلقاء الألواح في مكب النفايات”. “في الحالات النادرة، عندما يتم إعادة تدويرها، تقوم بسحق الألواح وتسخينها إلى حوالي 1400 درجة مئوية وغسلها بالمواد الكيميائية لإزالة البلاستيك – وهي عملية تتطلب طاقة كبيرة”.
لدى الباحثين براءة اختراع معلقة لعملية إعادة التدوير المعتمدة على الميكروويف. كذلك يعملون الآن على مزيد من التحسينات مع خطط لتسويقها تجاريًا.
اقرأ أيضًا:
أبرز مزايا وعيوب الطاقة الشمسية